전해 시스템의 폭발은 산업 안전 분야에서 모델링하기 가장 복잡한 시나리오 중 하나를 나타냅니다. 분리막의 고장이나 과도한 차압으로 인해 발생하는 수소와 산소의 통제되지 않은 혼합물은 전체 공장을 초토화시킬 수 있는 폭굉을 생성합니다. 이 글에서는 실제 사고의 3D 재구성을 분석하여 고장 사슬을 이해하기 위해 유체 역학과 재료 피로에 초점을 맞춥니다.
CFD를 통한 체적 재구성 및 가스 역학 💥
시뮬레이션을 위해 개스킷, 전극 및 재순환 파이프를 포함한 알칼리 전해조의 상세한 CAD 모델에서 시작했습니다. 전산 유체 역학(CFD) 솔버를 사용하여 가스의 급격한 방출을 재현했습니다. 누출이 시작된 열화된 개스킷 영역에서 육각형 메쉬를 미세화했습니다. 결과는 셀 사이의 환형 공간에 가스가 축적되어 0.8초 만에 폭발 농도에 도달하는 것을 보여주었습니다. SPH 입자를 통한 충격파 시뮬레이션은 프레임 벽에서 15bar의 압력 피크를 나타내어 스테인리스강 316L의 항복 한계를 초과했습니다. 검증은 3D 모델의 소성 변형을 사고 현장 사진에서 보이는 균열과 비교하여 수행되었습니다.
모델의 교훈: 주기적 피로 및 예방 🔧
유한 요소법(FEM) 피로 분석은 반복적인 열 사이클로 인해 발생한 양극판 용접부의 미세 균열이 고장의 시작점임을 확인했습니다. 시퀀스 시각화는 작은 균열이 어떻게 가스 혼합을 허용하여 폭발로 이어지는지 보여줍니다. 결론적으로, 3D 모델을 통해 수동 환기 시스템과 차압 센서를 재설계할 수 있으며, 재난 시뮬레이션이 과거를 재구성할 뿐만 아니라 미래의 재난을 방지하는 가장 효과적인 도구임을 입증합니다.
3D 시뮬레이션은 산업용 전해조의 치명적인 폭발 후 충격파 전파와 가연성 가스 분산을 어떻게 예측할 수 있으며, 안전 시나리오에서 정확성을 보장하기 위해 모델링해야 하는 중요한 매개변수는 무엇입니까?
(추신: 컴퓨터가 타서 당신이 재앙이 되기 전까지는 재앙 시뮬레이션이 재미있습니다.)